Molul și numărul lui Avogadro

Într-un video anterior, ne-am acomodat cu ideea de masă atomică medie, despre care am început să realizăm că poate fi o metodă foarte utilă de gândire în ceea ce privește o masă la un nivel atomic, sau la un nivel molecular. Însă, ce vom face în acest video este să o conectăm cu masele pe care le-am putea vedea într-un laborator de chimie. Este puțin probabil să ai de-a face cu un atom sau cu câțiva atomi, sau cu câteva molecule. Este mai probabil să te întâlnești cu câteva grame dintr-o substanță propriu-zisă. Deci, cum ajungem de la masele aflate la scară atomică la masele de probe pe care le vezi într-un laborator de chimie, sau în, ai putea spune, scara-r a lumii. Comunitatea care studiază chimia a introdus o unealtă folositoare. Au spus: Ok, hai sa ne gândim la un anumit element. Să zicem, litiu. Știm că masa sa atomică medie este 6,94 , 6,94 unități atomice de masă per atom, atom de litiu. Ce-ar fi dacă ar exista un anumit număr de atomi de litiu astfel încât, dacă am acel număr înmulțit cu un alt număr de atomi, voi ajunge la 6,94 grame, grame de litiu. Și acest număr de atomi este 6,02214076 înmulțit cu 10 la puterea 23. Deci, dacă ai o probă cu acest număr de atomi de litiu acea probă va avea masa de 6,94 de grame. Oricare ar fi masa atomică medie în termeni de unitați de masa atomică, dacă ai acel număr de atomi, vei avea o masă egală cu același număr, în grame. Acum, e posibil să zici, "există un nume pentru acest număr?", și există, într-adevăr, un nume, acela de "Numărul lui Avogadro", denumit în onoarea chimistului italian din începutul secolului al 19-lea, Amedeo Avogadro. Și, în majoritatea contextelor, pentru că nu te confrunți în mod normal cu numere cu atât de multe cifre, de obicei îl aproximăm cu 6,022 înmulțit cu 10 la puterea 23. Acum, mai există un alt cuvânt care este foarte folositor în familiarizarea cu chimia și acela este termenul de "mol". Ce este un mol? Nu este un punct pe obrazul tău. Nu este un animal îngropător. De fapt, este ambele lucruri, dar, în contextul chimiei, un mol este ca și cum ai avea "atât" din "ceva". Cuvântul "mol" a fost folosit prima dată de chimistul german Wilhelm Ostwald la sfârșitul secolului al 19-lea, și a introdus cuvântul datorită relației sale cu molecula. Ce înseamnă asta? Păi, gândește-te la cuvântul "duzină". Dacă spun că am o duzină de ouă, câte ouă am? Păi, dacă am o duzină de ouă, înseamnă că am 12 ouă. Așadar, dacă spun că am un mol de atomi de litiu, câți atomi de litiu am? Asta înseamnă că am 6,02214076 înmulțit cu 10 la puterea 23 atomi de litiu. Exact aceeași idee, doar că numărul lui Avogadro este un număr mult mai complex decât o duzină. Deci, folosim noile puteri găsite ale molului și numărul lui Avogadro pentru a începe să facem câteva lucruri folositoare Să zicem că cineva vine la tine și spune: "Hei, am o probă de germaniu de 15,4 miligrame. Cu câți atomi de germaniu mă confrunt?" Pune pauză video-ului și încearcă să te gândești la asta. Deci, permite-mi să eliberez spațiul ocupat de tabelul periodic al elementelor. Așa, deci am început cu 15,4 miligrame de germaniu. Primul pas poate fi "hei, hai să convertim asta în grame de germaniu". Și așa, putem face o mică analiză dimensională. Putem doar să înmulțim asta, pentru fiecare gram de germaniu ,un gram fiind echivalent cu 1000 miligrame, miligrame de germaniu. Și așa, dacă înmulțești cu 1/1000 sau împarți la 1000, vom avea gramele de germaniu. Și poți vedea în analiza dimensională că asta se va simplifica cu asta rămânând doar gramele de germaniu. Iar acum, pentru că avem o expresie pentru gramele de germaniu, putem să ne gândim la moli de germaniu. Deci, cum facem asta? Păi, vom înmulți cu o cantitate, și la numitor vom avea grame de germaniu pentru ca analiza dimensională să meargă, grame de germaniu, și la numărător vom avea noua expresie în moli de germaniu. Deci, un mol de germaniu este egal cu câte grame de germaniu? Păi, vedem chiar aici. Masa molară a germaniului este 72,63 grame pe mol. Deci, pentru fiecare mol, avem 72,63 grame de germaniu. Așadar, poți vedea că unitățile se reduc. Aceste grame de germaniu se vor simplifica cu aceste grame lăsându-ne doar cu molii de germaniu. În practică, aflarea molilor unei substanțe poate fi de fapt cel mai folositor aspect, dar dacă vrei să afli numărul efectiv de atomi de germaniu cu care te confrunți, doar vom înmulți cu numărul de atomi pe care-l ai per mol. Și asta se aplică pentru orice element. Pentru fiecare mol, ai numărul lui Avogadro de atomi. Și vom aproxima asta cu 6,022 înmulțit cu 10 la puterea 23 atomi, atomi de germaniu, pentru fiecare mol de germaniu. Așadar, ca o retrospectivă la ce am făcut, am avut miligrame de germaniu. Le înmulțești pe acestea, vei avea grame de germaniu, are sens, efectiv doar împarți prin 1000. Dacă înmulțeai gramele de germaniu cu molii per gram, ce este de fapt reciproca acestei mase molare pe care o avem aici, și pentru a fi sigur unde are sens, unitățile funționează armonic cu analiza dimensională, acesta de aici îți arată molii, moli de germaniu Apoi, dacă iei molii și îi înmulțești cu numărul lui Avogadro, îți spune câți atomi de germaniu avem, și asta are sens. Dacă aș fi avut un anumit număr de duzine de ouă, dacă voiam să știu câte ouă am, înmulțeam acel număr cu 12. Deci, toată această expresie este numărul de atomi, atomi de germaniu. Deci, avem 15,4 miligrame. Dacă vrem să ne dăm seama câte grame avem, împărțim prin 1000, asta ne spune analiza dimensională, și are sens, împărțit la 1000. Deci, atâtea grame avem. Apoi, dacă vrem să aflăm numărul de moli, va fi o mică fracțiune a unui mol, deoarece un mol este 72,63 grame per mol, avem o mică fracțiune a unui gram, cu mult mai puțin decât 72,63 grame. Așadar, am văzut din analiză că, pentru a afla numărul de moli, vom împărți prin 72,63, deci împărțit la 72,63 este egal cu, ăsta este numărul de moli de germaniu pe care-l avem. Și, dacă vrem să aflăm numărul de atomi de germaniu, vom înmulți asta cu numărul lui Avogadro. Deci, înmulțit cu 6,022 înmulțit cu 10 la puterea 23 iar acest buton EE înseamna înmulțit-10-la EE puterea 23, deci așa faci pe un calculator. Apoi, asta ne dă acest număr mare de atomi. Și, să vedem, doar pentru a obține cifrele semnificative aici, cifrele semnificative, din toate lucrurile pe care le-am înmulțit, avem aici 4 cifre semnificative, 4 cifre și aici, dar aici am avut doar 3, deci voi rotunji la 3 cifre semnificative. Deci, merg pe 1,28 înmulțit cu 10 la puterea 20 atomi. Deci avem, aproximativ, 1,28 înmulțit cu 10 la 20 atomi de germaniu, ceea ce este mult.